麦芽酚铝和过氧化氢对C6细胞的联合毒性研究

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铝(Al)及其化合物是食品中一类重要的化学污染物,铝暴露会显著干扰神经细胞的能量供应,继而引发阿尔茨海默症等困扰人类健康的疾病。目前,针对食源性铝暴露毒性危害的研究主要集中在单一铝暴露对神经系统毒性效应的层面或是下游的毒性损伤过程,然而,基于铝致神经毒性过程的上游机制,评价并解析在氧化应激存在时铝对神经细胞的损伤过程尚未报道。因此,本研究从细胞层面探究了Al(mal)3和H2O2共同暴露对大鼠胶质瘤细胞系C6细胞的联合毒性,并以亲铝蛋白(肌酸激酶)为切入点进一步阐明了Al(mal)3和H2O2对神经细胞损伤的联合毒性机制。首先,论文利用2×2全因子设计联合处理C6细胞24 h后,检测细胞活力,凋亡率及氧化应激水平。通过比较“理论值”(单个处理试验中每种化学物质导致的毒性作用的总和)与联合处理试验中的“测量值”来评价联合毒性作用。MTT实验结果表明,Al(mal)3+H2O2(0.04+0.02 m M)培养细胞24 h后,细胞活力测量值显著低于理论值,初步观察了Al(mal)3和H2O2对C6细胞的联合毒性作用。其次,氧化应激数据进一步表明Al(mal)3和H2O2对细胞产生的联合毒性。然后,论文通过分析细胞内Ca2+水平,线粒体分裂融合蛋白,脑型肌酸激酶(BCK)与内质网共定位关系及分子对接模拟等数据,探究Al(mal)3对C6细胞的毒理机制。Ca2+水平,线粒体膜电位及凋亡蛋白数据表明,Al(mal)3可通过介导细胞内Ca2+升高损伤线粒体并引发细胞凋亡。共聚焦显微镜观察了BCK与内质网的共定位关系发现,0.1 m M Al(mal)3处理组的皮尔森系数降低为空白组的22.5%。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的磷酸化数据表明,Al(mal)3通过降低AMPK的磷酸化水平阻碍了BCK的定位移动。而激动剂与分子对接数据则表明,Al(mal)3通过影响对接位点的氨基酸残基微环境改变BCK疏水性,同样会影响BCK向内质网的定向移动。最后,在联合处理实验中,通过测定BCK与内质网的共定位关系,BCK酶活,AMPK磷酸化水平,细胞内Ca2+水平及线粒体分裂融合蛋白数据,探究了Al(mal)3和H2O2产生联合毒性的毒理机制。AMPK磷酸化水平数据表明,联合毒性的产生与AMPK无关。BCK与内质网的共定位关系,BCK酶活及Ca2+水平数据则表明,Al(mal)3影响BCK定向移动,H2O2使BCK酶活降低为对照组的18.8%,两者共同作用使内质网失去能量支撑,造成细胞内Ca2+的异常升高。线粒体数据表明,细胞内Ca2+超载诱导线粒体出现分裂融合不平衡及膜电位崩溃,而最终表现出联合毒性效应。除此之外,细胞内铝离子蓄积数据表明,H2O2促进铝元素在细胞中的蓄积可能也是产生联合毒性作用的原因之一。
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